CN100519014C - 一种单向抛掷式离心雾化方法和制粉机 - Google Patents

Abstract

一种单向抛掷式离心雾化方法和制粉机，属于微细金属粉末及其他粉末的生产方法和设备。所述离心盘(2)被包容在一护罩(3)内，护罩(3)侧壁上对应离心盘(2)设有一敞口(4)，在敞口(4)外侧沿离心盘(2)旋转的切向方向设置有雾化收集室(5)，护罩(3)的底部设置有物料出口(6)。在护罩(3)的外壁上或外部设置有加热装置(7)。减小了密闭收集容器的尺寸，设备制造的技术要求和成本降低，克服了液体物料和离心盘粘连，不易回收的问题。结构简单，制造方便，适于金属粉末特别是易氧化金属粉末的制备和生产，也适于对其他物料进行离心雾化制粉加工。

Description

一种单向抛掷式离心雾化方法和制粉机

所属技术领域

本发明涉及一种离心雾化方法和设备，具体涉及一种单向抛掷式离心雾化方法和制粉机。也涉及微细金属粉末的生产方法和设备。

背景技术

目前，在金属粉末生产领域，通常采用气流雾化，超声雾化、旋转电极雾化或离心雾化等方法来制备微细金属合金粉未，如锡基，镁基，铝基，锌基，铜基合金粉未等。相比较而言，离心雾化法是一种经济、大量、低成本、低设备造价的生产方法，现有的离心雾化设备通常是利用安装在圆形几何中心上高转速的电机驱动小直径的离心盘高速旋转来粉碎物料，离心盘主轴的转速通常要达到30000转/分以上，若收集容器的物理尺寸不能满足液态物料冷却至固态的最低飞行距离，由离心盘抛掷出的液体物料就容易粘附在收集容器的内壁上，无法形成金属粉未，也导致制粉物料回收的困难。若加大收集容器的物理尺寸，就意味着设备投资的提高和生产过程控制难度的增加，维护成本提高。为解决收集容器大小问题，有采用强制冷却的方法，这样又会增加生产过程中的费用。如中国专利公开号：CN1314224A，公开日：2001年9月6日，发明名称《贵金属及合金粉未的制备方法及装置》，提出了一种在雾化室设置一环缝喷嘴，并安装有一圆锥体转鼓的制粉装置，通过将超声速气体雾化、相对高速的一级圆锥雾化和圆鼓三级雾化结合成一综合雾化制粉步骤，可以实现贵金属及合金粉未的连续生产，制得粉未的粒度较细，质量较好。在该技术方案中，雾化室包容在圆锥体转盘和圆柱体转鼓外侧，雾化室中心与其旋转中心同心，圆锥体转盘和圆柱体转鼓转动时，物料沿其转鼓的切向方向离心抛掷进入周边的雾化室内，其雾化室的径向尺寸应满足物料沿圆柱体转鼓周边离心抛掷的距离要求，或者说雾化室的内径≧圆柱体转鼓的直径+物料抛掷的最大距离×2。随着离心装置转速的不断提高，物料抛掷的距离随之加大，就使得整个制粉装置体积庞大，维护成本提高。液体物料落入离心盘时还会发生物料粘结在离心盘上的现象。对于易氧化金属粉未的生产而言，制粉过程必须在绝氧环境中进行，通常环境要达到PPM级，一般是注入保护性气体如氮气、氦气等，雾化室空间尺寸的加大，还会导致形成绝氧环境的难度增加，保护性气体用量加大，对设备密封要求提高，投资增加，也增加了产品质量的控制难度，不利于提高产品的品质。

发明内容

本发明的目的是针对现有制粉方法和装置体积大，结构复杂，设备技术要求高和产品质量控制难度较高的缺陷，提出一种体积小，结构简单，设备技术要求较低，产品质量易于控制的单向抛掷式离心雾化方法和制粉机。该方法和基于该方法设计的制粉机可以循环利用制粉过程中的液体原料，制粉效率较高，能耗较低。

本发明的技术解决方案是：一种单向抛掷式离心雾化方法，有一个抛掷液体物料的离心盘，在离心盘的外侧设置有雾化收集室，包括以下步骤：

A.在离心盘的外围包容有一护罩，护罩上对应离心盘的旋转平面设置有一敞口，在敞口外侧沿离心盘旋转的切向方向设置有雾化收集室，在护罩的底部设置有一物料出口管；

B.从进料桶上的进料管中将物料导入到离心盘的旋转面上，在离心盘旋转过程中，物料经敞口单向抛掷进入雾化收集室，冷却成粉未，未被抛掷出的物料从离心盘或护罩底部的物料出口管流入物料收集装置中。

本发明方法进一步包括以下步骤：

C.将物料收集装置制成密闭容器，在其上部设置有压力气管，底部设置有管道，管道与进料桶连通，关闭阀门，经气管向物料收集装置内注入压力气体，将物料压入进料桶，再从进料管导入到离心盘的旋转面上。

本发明方法所述的离心盘上或附近设置有热源，或者在护罩上或在其外部设置有热源，所述的物料出口管和物料收集装置的外侧设置有热源，所述热源的加热温度等于或高于物料的熔点或溶解温度。

基于上述的工艺方法，本发明设计了一种专用的制粉设备：一种单向抛掷式离心雾化制粉机，包括进料管、离心盘和雾化收集室，进料管设置在离心盘盘面的上方，所述离心盘被包容在护罩内，护罩侧壁上对应离心盘的旋转平面设有一敞口，在敞口外侧沿离心盘旋转的切向方向设置有雾化收集室，护罩的底部设置有物料出口管。

本发明制粉机在靠近离心盘外沿的盘面上方设置有进料管，进料管沿离心盘旋转方向与护罩侧壁上的敞口中心形成90-15°的夹角。

本发明制粉机所述的物料收集装置为密闭容器，物料收集装置经阀门与物料出口管连通，在物料收集装置的上部设置有压力气管，底部设置通向进料桶和进料管的管道。

本发明制粉机还可以在护罩的外壁上或外部，以及在物料出口管、阀门、物料收集装置、管道外侧均设置有加热装置。

本发明制粉机还可以进一步在护罩底部的外壁上或底部下方设置有加热装置。

本发明制粉机所述加热装置为电阻式或电感式加热器，其加热温度等于或高于物料的熔点或溶解温度。

本发明制粉机还可以在离心盘的外沿设置有挡圈，挡圈上均布有抛掷孔。

本发明的有益效果是：1，将离心盘和雾化收集室分置，采用单向离心抛掷的方式制备粉未，离心盘以较低的转速转动，即可通过护罩敞口的定向抛掷得到较细的粉未，可有效减小密闭收集容器的尺寸，缩小制粉设备的体积，设备的密封较方便，制造的技术要求和成本降低。在离心盘高速转动的场合，本发明结构的体积小，粉未的成型质量高。2，护罩底部设置有物料出口，方便未抛掷出的液体物料流出。而且在护罩外设置有加热装置，可使护罩内温度保持在物料熔点或溶解温度以上。在金属粉未的制备过程中，可以克服熔融金属和离心盘粘连问题，还可提高护罩内金属液体的流动性，便于其流至物料收集装置中，特别是在制备易氧化金属粉未时，可向物料收集装置中注入压力气体如氮气，使金属液体经管道和进料管重新导入离心盘，对液体金属的利用效率较高，能耗低，也解决了熔融金属不易回收的问题。3，雾化收集室分置在离心盘的外侧，远离高温热源，便于对抛掷出的液体物料进行强制冷却，物料的冷却和成球效果好，极少出现子母球现象，而且离心盘和雾化收集室的内部空间较小，密封及绝氧方便，便于保持保护性气体的浓度和均匀性，有利于营造高要求的绝氧环境，特别适于易氧化金属粉未的制备和生产。4，本发明的方法和制粉机结构简单，对设备技术要求较低，制造方便，制粉效率较高，适于金属粉未的制备生产，也适于对其他物料进行离心雾化制粉加工。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中离心盘2、护罩3等部件的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是本发明雾化制粉机制备SMT用锡基金属球形粉末产品的放大图片。

图中，进料管1，离心盘2，护罩3，敞口4，雾化收集室5，物料出口6，加热装置7，挡圈8，抛掷孔9，旋转轴10，阀门11，物料收集装置12，压力气管13，管道14。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：

参见图1，图2，图3，一种单向抛掷式离心雾化方法，有一个抛掷液体物料的离心盘2，在离心盘2的外侧设置有雾化收集室5，包括以下步骤：

A.在离心盘2的外围包容有一护罩3，护罩3上对应离心盘2的旋转平面设置有一敞口4，在敞口4外侧沿离心盘2旋转的切向方向设置有雾化收集室5，在护罩3的底部设置有一物料出口管6；

B.从进料桶上的进料管1中将物料导入到离心盘2的旋转面上，在离心盘2旋转过程中，物料经敞口4单向抛掷进入雾化收集室5，冷却成粉未，未被抛掷出的物料从离心盘2或护罩3底部的物料出口管6流入物料收集装置12中。

本发明方法进一步包括以下步骤：

C.将物料收集装置12制成密闭容器，在其上部设置有压力气管13，底部设置有管道14，管道14与进料桶连通，关闭阀门11，经气管13向物料收集装置12内注入压力气体，将物料压入进料桶，再从进料管1导入到离心盘2的旋转面上。

本发明方法所述的离心盘2上或附近设置有热源，或者在护罩3上或在其外部设置有热源，所述的物料出口管6和物料收集装置12的外侧设置有热源，所述热源的加热温度等于或高于物料的熔点或溶解温度。

按本发明方法所制作的一种单向抛掷式离心雾化制粉机，包括进料管1、离心盘2和雾化收集室5，进料管1设置在离心盘2盘面的上方，所述离心盘2被包容在一护罩3内，护罩3侧壁上对应离心盘2设有一敞口4，在敞口4外侧沿离心盘2旋转的切向方向设置有雾化收集室5，护罩3的底部设置有物料出口管6。敞口4呈高度大于宽度的长方形，其高度和宽度应根据离心盘2的直径和转速而定。通常敞口4的高度应大于离心盘2外沿上挡圈8的高度，其宽度约为离心盘2直径的1/4-1/8。

其中，进料管1和敞口4的设置及位置关系对离心盘2单向离心抛掷的效率有较重要的影响，最好是在靠近离心盘2外沿的盘面上方设置有进料管1，进料管1沿离心盘2旋转方向与护罩3侧壁上的敞口4中心形成90-15°的夹角。也就是说，在离心盘2的旋转方向上，进料管1处于靠后的位置，敞口4处于靠前的位置，由进料管1注入离心盘2旋转平面上的物料，可以随离心盘2转动而快速和更多地从前方的敞口4中抛掷进入雾化收集室5，只有极少量的物料留在护罩3内。在此角度范围内，从敞口4直接抛掷出的物料一般可达注入量的70-80％，而在其他位置上从敞口4抛掷出的物料则相应要少些。

护罩3封闭罩在离心盘2的外部，在离心盘2的外沿设置有挡圈8，挡圈8上均布有抛掷孔9。在护罩3内壁和离心盘2之间留有一定的间隙，以保证离心盘2在护罩3内旋转。在护罩3上部设置有进料管1和旋转轴10的通入孔，护罩3侧壁的敞口4为垂直布置的长方口。在护罩3的外壁上或外部设置有加热装置7，即加热装置7可以设置在护罩3的外壁上，也可以紧靠在护罩3的外部。为便于安装和护罩3内物料的流出，最好是在护罩3底部的外壁上或底部下方设置有加热装置7。加热装置7可以采用常用的电加热装置，可以为电阻式或电感式加热器，其加热温度为被加工物料的熔点或溶解温度之上10-100℃。护罩3底部的物料出口管6经阀门11与物料收集装置12连通。在制备金属粉未时，物料收集装置12可以是加热的坩锅，但最好是使物料收集装置12为密闭容器，物料收集装置12经阀门11与物料出口管6连通，在物料收集装置12的上部设置有压力气管13，底部设置通向进料桶和进料管1的管道14。以便于将液体物料重新压注入进料桶，再经进料桶下方的进料管1流向离心盘2。

离心盘2盘面外径为100-200毫米，旋转轴10的转速为3000-30000转/分。

为方便对易氧化金属粉未的绝氧保护和加工，还可以在护罩3和雾化收集室5上设置有保护性气体注入孔。

雾化收集室5可以按物料抛掷的方向设置成扇形或三角形或椭圆形，为便于制造和密封，最好是如图1所示，设置成与护罩3外圆相切的大圆筒形状，圆筒形雾化收集室5的内径和护罩3的外圆之间至少一般有100毫米以上的距离。在现有技术中，如果离心盘2直径为200毫米，雾化收集室5的直径为2000毫米，所抛掷物料的最大飞行距离大约是900毫米。而按本实用新型设计，若离心盘2直径为200毫米，护罩3外径为300毫米，圆筒形雾化收集室5内径和护罩3外圆之间的距离为100毫米，则雾化收集室5的圆筒内径＝所抛掷物料的最大飞行距离-300/2-100＝900-300/2-100，这时雾化收集室5圆筒的内径仅为650毫米即可，从而达到减小密闭容器的尺寸，缩小设备的体积，降低设备造价的目的，也便于对所抛掷物料进行强制冷却，而且粉未易收集，质量控制方便，维护成本低，生产量大，可得到粒径范围为10-200微米的各种微细金属或金属合金粉未或其他物料的粉未，具有生产稳定、成球性好和高效的特点。

在制备金属粉未时，经进料管1注入的液体金属物料落在离心盘2上，随着离心盘2旋转的离心力从护罩3上的敞口4处抛掷进入雾化收集室5内，在飞行中继续粉碎雾化和冷却，形成细小的金属粉未。而被抛掷在护罩3未开口侧壁上的液体金属物料则流向护罩3的底部，从物料出口管6经阀门11流向物料收集装置12。由于金属物料的熔点较高，为便于液体金属物料的流动、收集和回用，最好在护罩3的外壁上或外部，以及在物料出口管6、阀门11、物料收集装置12、管道14外侧均设置有加热装置7。加热装置7为电阻式或电感式加热器，其加热温度等于或高于物料的熔点或溶解温度。

由于护罩3内部空间较小，密闭性及保温效果较好，离心盘2上液体物料的温度较高，如果所制备粉未物料的熔点或溶解温度较低，不开启加热装置7，未被抛掷出的液体物料也可方便地从物料出口6流出。若所制备物料的熔点或溶解温度较高，则可开启加热装置7，将护罩3的温度加热至所制备物料的熔点或溶解温度以上，即可使液体物料方便地从物料出口6流出。因此本发明也可用于其他物料的制粉加工。

在离心盘2直径为200毫米，转速为8000转/分，离心盘2外沿的挡圈8上开有较小直径的抛掷孔9，雾化收集室5的圆筒直径1500毫米，设备内部通入氮气，其绝氧环境小于10PPM，离心盘2中心距雾化收集室5圆筒中心1500-1600毫米的本发明单向抛掷式离心雾化制粉机上，试验制备一种SMT用锡基金属球形粉末，用于片式电子元件的焊接骨料。将熔炼炉内熔化后经精炼的Sn-Pb合金通过加热的进料管1引入离心盘2的盘面上，利用离心盘2旋转的离心力粉碎液体金属物料，在离心力的作用下金属液体物料被粉碎，细小的颗粒飞出离心盘2上的抛掷孔9，再经过外部护罩3的敞口4，被定向地抛掷飞行到圆筒式的雾化收集室5容器内，飞行的过程也是细小的颗粒进一步粉碎雾化和冷却的过程。经冷却后收集飞入雾化收集室5内的金属粉未，筛分后得到25-45微米的圆形颗粒。如图4所示，其制得的产品成圆球形状，圆滑规整，粒径均匀，基本没有子母球，品质较高。

由于本发明单向抛掷式离心雾化制粉机体积小，易于获得较好的绝氧环境，且设备制作及制粉加工成本低，故特别适于加工制备如镁粉，铝粉等易氧化金属粉未。

Claims (10)

1.一种单向抛掷式离心雾化方法，有一个抛掷液体物料的离心盘(2)，在离心盘(2)的外侧设置有雾化收集室(5)，其特征在于包括以下步骤：

A.在离心盘(2)的外围包容有一护罩(3)，护罩(3)上对应离心盘(2)的旋转平面设置有一敞口(4)，在敞口(4)外侧沿离心盘(2)旋转的切向方向设置有雾化收集室(5)，在护罩(3)的底部设置有一物料出口管(6)；

B.从进料桶上的进料管(1)中将物料导入到离心盘(2)的旋转面上，在离心盘(2)旋转过程中，物料经敞口(4)单向抛掷进入雾化收集室(5)，冷却成粉未，未被抛掷出的物料从护罩(3)底部的物料出口管(6)流入物料收集装置(12)中。

2.根据权利要求1所述的一种单向抛掷式离心雾化方法，其特征在于进一步包括以下步骤：

C.将物料收集装置(12)制成密闭容器，在其上部设置有压力气管(13)，底部设置有管道(14)，管道(14)与进料桶连通，物料收集装置(12)经阀门(11)与护罩(3)底部的物料出口管(6)连通，关闭阀门(11)，经气管(13)向物料收集装置(12)内注入压力气体，将物料压入进料桶，再从进料管(1)导入到离心盘(2)的旋转面上。

3.根据权利要求1所述的一种单向抛掷式离心雾化方法，其特征在于：所述的离心盘(2)上或附近设置有热源，或者在护罩(3)上或在其外部设置有热源，所述的物料出口管(6)和物料收集装置(12)的外侧设置有热源，所述热源的加热温度等于或高于物料的熔点或溶解温度。

4.一种单向抛掷式离心雾化制粉机，包括进料管(1)、离心盘(2)和雾化收集室(5)，进料管(1)设置在离心盘(2)盘面的上方，其特征在于：所述离心盘(2)被包容在护罩(3)内，护罩(3)侧壁上对应离心盘(2)的旋转平面设有一敞口(4)，在敞口(4)外侧沿离心盘(2)旋转的切向方向设置有雾化收集室(5)，护罩(3)的底部设置有物料出口管(6)，物料出口管(6)与物料收集装置(12)连通。

5.根据权利要求4所述的一种单向抛掷式离心雾化制粉机，其特征在于：在靠近离心盘(2)外沿的盘面上方设置有所述进料管(1)，进料管(1)沿离心盘(2)旋转方向与护罩(3)侧壁上的敞口(4)中心形成90-15°的夹角。

6 根据权利要求4所述的一种单向抛掷式离心雾化制粉机，其特征在于：物料收集装置(12)为密闭容器，物料收集装置(12)经阀门(11)与物料出口管(6)连通，在物料收集装置(12)的上部设置有压力气管(13)，底部设置通向进料桶和进料管(1)的管道(14)。

7.根据权利要求6所述的一种单向抛掷式离心雾化制粉机，其特征在于：在护罩(3)的外壁上或外部，以及在物料出口管(6)、阀门(11)、物料收集装置(12)、管道(14)外侧均设置有加热装置(7)。

8.根据权利要求7所述的一种单向抛掷式离心雾化制粉机，其特征在于：在护罩(3)底部的外壁上或底部下方设置有加热装置(7)。

9.根据权利要求7所述的一种单向抛掷式离心雾化制粉机，其特征在于：加热装置(7)为电阻式或电感式加热器，其加热温度等于或高于物料的熔点或溶解温度。

10.根据权利要求4所述的一种单向抛掷式离心雾化制粉机，其特征在于：在离心盘(2)的外沿设置有挡圈(8)，挡圈(8)上均布有抛掷孔(9)。

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